液压混合储能器截止阀及采用该截止阀的液压混合储能器制造技术

一种配备有一新型截止阀的液压混合储能器（１４）。该截止阀包括一阀体（２１），该阀体具有一圆筒形空腔，一围绕其一端的阀座（３７）。主活塞（２４）包括一活塞头，主活塞（２４）具有一中心孔（３０）并且可滑动地安装在阀体的圆筒形空腔内。一提升阀（２２）有一阀头，它与阀座相匹配，一阀杆，它延伸通过活塞的中心孔以引导提升阀相对于活塞作轴向运动。一弹簧（２３）安装在阀头和主活塞头之间以促使阀头离开活塞头。一控制阀（２７）响应计算机（７２）的信号使活塞相对于阀体在打开和闭合位置之间移动，此计算机（７２）在测定通过阀的流速已超过一最大时间后用信号通知阀关闭。在提升阀头部和活塞头部之间的弹簧产生一与一预定最大流速时横跨提升阀两端的压降大致相等的力。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的主要用途是提高机动车辆的效率从而降低温室气体的排放。更具体地说，本专利技术的领域是混合车辆用传动系统，该车辆用传动系统至少是一台液压马达与一台内燃发动机相结合的传动系统。
技术介绍
液压混合机动车辆使用储能器来存储从制动车辆中回收的机械能和/或从发动机产生的过多的能量。请参阅美国专利5,495,912号及美国专利申请序列号09/479,844(审理中)中有关在液压混合车辆中使用储能器的细节的叙述。然而，在使用液压混合传动系统中，在对高压液流、流进流出储能器的控制中仍然存在安全问题。传统的储能器有好几种不同的设计，其中，一种是活塞储能器，在活塞储能器中，在一圆筒形储能器容器中的活塞把液压流体与气体(通常是氮气)分开，该氮气通过将流体流入容器内而被压缩从而存储能量，另一种是囊式储能器，其中使用弹性囊状体以将液压流体与气体分开，还有一种是隔膜储能器，其中使用一隔膜以将液压流体与气体分开。附图说明图1示出了一已有技术的囊式储能器10的流体入口和阀端的截面图。该囊式储能器是一具有圆盖形端部的圆筒形容器。用于液压混合车辆的这种高压储能器，压力一般高达5000磅/英寸2(psi)。液压流体从储能器通过口11泵入和流出。液体绕过提升阀12流入储能器的液体室13。储能器的壁14必须具有足够的强度以安全地容纳高压流体。一经过压缩的气体(通常是氮气)容纳在密封的弹性囊15内。一弹簧16使阀12打开以进行通常的运作。阀组件17，如果需要的话，可以从储能器取下。对于5000psi的储能器来说，囊15中的气体通常在任一流体被泵入储能器之前预先压缩到1,600～2,000psi之间以使存储在储能器内的能量能够达到最大。当通过在另一端的阀(图中未示出)让高压气体进入囊15而使囊升压中时，弹性囊15膨胀，顶在提升阀12上，压缩弹簧16而使阀12关闭。阀12被关闭后，囊15被阻止挤压过流体口11而防止该囊破裂。因而人们给阀12起了一个“抗挤压阀”的名字，因为阀12的设计功能就是防止囊15挤压过流体口11。当高于囊中预充气压力的流体通过口11泵入时，阀12被强行打开，流体流入室13压缩囊15及囊中的气体。当足够的流体被泵入室13把囊15中的气体压缩到5000psi时，气体及囊的体积下降到原有体积的约1/3左右，大量能量就储存在被压缩的气体之中。当车辆的驾驶员需要动力时，液体可以从储能器流至液压马达以推动车辆。当液体从储能器出来时，囊15膨胀。如果液体继续被抽出，压力降至囊15中的预充气压力时，囊15将膨胀而顶住阀12，从而使阀12关闭，阻止液体被进一步抽出，并防止囊15被挤压来。弹簧16则阻止储能器中流出的液体过早地关闭阀12。抗挤压阀组件17在液压储能器的应用中工作得较好，然而，在把该储能器用于液压混合车辆中时要添加另外的阀功能才行。在已有技术中，所述另外的阀功能只能用另外的阀组件来完成或提供。专利技术的概要因此，本专利技术的一个目的是通过提供一经改进的储能器截止阀来改进对高压液流入和流出传动系统中的储能器的控制，从而提高液压混合传动系统的安全性。本专利技术提供了一种独特的装置，当囊中流体含量接近于零和预充的气体(例如对5000psi的储能器，预先加入的气体具有2000psi的压力)行将把囊驱逐出储能器时，该装置具有防止把囊挤压出的功能。更具体地说，本专利技术提供一种用于混合车辆传统系统中的截止阀，此截止阀包括一阀体，该阀体具有一圆筒形空腔、一围绕圆筒形空腔一端的阀座、一可滑动地安装于其中的活塞，该活塞包括一活塞头，此活塞头上具有一容纳提升阀(也称菌状阀)的阀杆的中心开孔，该阀杆具有头部(阀头)，在关闭位置时它与阀座相匹配，容纳阀杆的活塞头部的中心孔用于引导提升阀相对于活塞的轴向运动；一弹簧，它安装在提升阀的头部和活塞头之间，以驱使阀头离开活塞而至打开位置；活塞驱动装置，例如，一控制阀，用于使活塞在打开位置和关闭位置之间相对于阀体移动。在一较佳实施例中，在提升阀头部和活塞头之间的弹簧具有能提供在一预定最大流速时等于阀两端压降的压缩力的强度，从而使该阀能被超过该预定最大流速的流速所关闭，由此为本专利技术提供所谓“流体保险丝”的特色。在一较佳实施例中，在活塞和阀体之间形成一环形室，在其中，压力受活塞驱动装置所控制。该活塞至少具有一个凸缘，它延伸入环形室、分隔该环形室并密封于该阀体的内壁。该活塞凸缘将环形室分成一个与低压储液槽恒定地连通的第二室和一与活塞控制装置例如控制阀相连通的第一室，用于将第一室中的压力在将活塞移动至一打开位置的高压源及一允许活塞移动至它的关闭位置的低压储液槽之间进行转换。较佳的是，控制阀是一常闭阀，当控制阀在它的常闭位置时，提升阀也是关闭的。在一个较佳实施例中，该活塞具有两个凸缘，它们延伸入该环形室以形成第一、第二和第三室，其中，第三室是恒定地与活塞的圆筒形空腔相连通的。较佳的是，本专利技术的截止阀具有至少一个检测器，用于测定通过活塞空腔内部的流速(“圆筒形空腔”)。流速可以用沿着流动路线(管线)间隔地设置的两个或多个检测器来测定，目的是测定可用于计算流速的压力降。一电子控制单元或计算机接收来自检测器的信号，根据信号计算出实际的流速并将此实际流速与指令的流速进行比较。如果实际流速超过指令的流速，该电子控制单元就发出一指令信号给控制阀以关闭提升阀。在一较佳实施例中，本专利技术还提供了在这里称之为“流体保险丝”的新的特点。如果储能器的出口线路断开或错误地打开，并且液流超过一预定的最高速度，阀就自动关闭。在此实施例中，保持阀打开的弹簧是经校准的，当流速超过预定可允许的最大流速时，它就允许阀关闭。本专利技术还提供了阀的快速关闭和阀的快速打开。在得到或响应电子指令后，阀可以很快关闭，一般不到50毫秒的时间就可以关闭。如果计算机检测到流出的流速高于瞬时预期的流速，暗示在系统中有泄漏发生，而该泄漏又小于触发紧急“流体保险丝”的关闭作用时，阀就能被指令关闭。计算机控制着并且不断地掌握流出的流速，并且通过对流出线路上两个位置处的压力进行比较(以测定与流速有联系的压降)或者通过其他流速计量装置，并且连续地把指令的流速与测得的流速进行比较。如果测得流速超过被指令的流速，计算机将指令阀关闭。当系统关闭时，例如当一电门关闭时，计算机也指令阀关闭。关闭的指令很快就达到关闭的作用，因为当阀打开时，阀两侧的压力基本上是相等的，而关闭时的力只要能克服阀的摩擦以及提供所希望的加速就可以。在时间超过几分钟以后(当阀下游的压力已下降时)阀的打开需要很大的驱动力，因为不仅要克服摩擦及加速阀组件的总体质量，还必须克服作用在阀的储能器侧上的储能器中的压力的力。在极端的情况下，当下游压力达到它的最低值(例如100psi)而储能器的压力达到它的最高值时(例如5000psi)，需要很大的力才能打开阀。例如，如果提升阀表面面积是一平方时，而压力差是4900psi时，驱动器就必须克服额外的4900磅的力才能移动阀。而本专利技术在打开阀时所需要的驱动力要小得多，因为有一条平行的线路把储能器连接到主阀的下游侧，并且含有一个小的开/关阀，此小的开/关阀先被指令打开以使主阀下游的压力与储能器中的压力得到均衡。在此小的平行线路中的流体只是要求增压下游容积的液流，它是很小的。当主阀下游的压力与储能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压混合储能器截止阀，它包括：　　　　一阀体，该阀体具有一圆筒形空腔和一围绕所述圆筒形空腔一端的阀座；　　　　一主活塞，它包括一具有一中心孔的活塞头，该主活塞可滑动地安装在所述圆筒形空腔内；　　　　一提升阀，它包括一阀头，与所述阀座在关闭位置相配合，以及一阀杆，该阀杆从所述阀头延伸入所述中心孔，以引导所述阀件相对于所述活塞作轴向移动；　　　　一安装在所述阀和所述主活塞之间的弹簧，促使该阀趋向打开位置；　　　　一活塞运行装置，用以使所述活塞相对于所述阀体在打开位置和闭合位置之间移动。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯L小格雷，
申请(专利权)人：美国环境保护署，
类型：发明
国别省市：US[美国]